浅谈绿色环保饲用微生态制剂的应用

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1 绿色环保饲用微生态制剂的应用意义
1.1 饲用抗生素的应用现状
饲用抗生素的使用大大提高了畜禽生产水平，其促生长机理和促生长效果已为共知，同时使畜牧业规模化、集约化成为可能，在我国过去50多年的使用历史中，对养殖业作出了重要贡献。然而，抗生素引发的负面效应已越来越成为关注的焦点。使用抗生素易产生耐药性，导致饲料用药及治疗用药量最高，可选的药物越来越少，越来越多的养殖地不能再养殖；抗生素的使用使机体抵抗力下降，易发各种细菌性及病毒性疾病；超量使用抗生素，造成动物生产能力下降。饲用抗生素残留对人类健康构成威胁，诸如：致敏作用、肠道耐药菌株增加、改变肠道菌株的代谢活性、动物病原耐药菌的基因传给人类引发人类病原性细菌的耐药性增加。目前，越来越多的国家开始禁用抗生素。1986年，瑞典首先禁用抗生素促生长剂，随后禁止在饲料中使用抗生素的国家有丹麦、德国和芬兰，到2005年底，仅留下的四种抗生素也被欧盟全部禁止使用。我国是一个畜产大国，畜牧业生产也将必须符合消费者的需求，近几年来，抗菌药株的比率不断增加，医治细菌传染性疾病的难度越来越大（佟建民等, 2006），人们对饲用抗生素的反对意识越发强烈，因此，饲用抗生素在我国的应用也必将受到限制。
1.2 替代抗生素的绿色环保型添加剂
寻找绿色环保型抗生素替代物，减轻抗生素禁用对畜禽生产带来的负面影响是各国畜牧业迫切需要解决的问题。国内外众多报道认为，绿色饲料添加剂如：酸化剂、中草药饲料添加剂、饲用酶制剂、功能性寡糖等可作为抗生素的替代产品，但是仍然存在诸多问题。酸化剂添加量大，添加成本高，以单一的柠檬酸为例，常需要添加20-30Kg/T才具有明显的替代效果，在我国较差饲养环境以及较低酸化剂添加量的现实状况下，杀菌效力低，难以完全替代抗生素；中草药添加剂有效成分与含量不清，只局部了解其功用，还不清楚发挥作用的主成分及其互作效应的成分组成，常需要与抗生素配合使用，即中西结合效果显著；饲用酶制剂和功能性寡糖均无法替代抗生素，它们只是具有辅助功能的绿色添加剂。
1.3 替代抗生素的绿色环保饲用微生态制剂
微生态制剂是一种含有大量有益菌及其代谢产物和生长促进因子、具有维持肠道微生物平衡、提高机体健康水平的活菌制剂。微生态制剂产生作用的主要机制是：活菌制剂进入肠道后，形成优势菌群，与有害菌争夺氧、附着位点和营养素，竞争性的抑制有害菌的生长，从而调节胃肠道微生物区系平衡；通过微生物代谢产生有机酸，降低肠道内的pH值，杀灭不耐酸的有害菌；产生融菌酶、过氧化氢等物质，杀灭潜在的病原菌；产生代谢物，抑制肠内氨和胺的产生；分泌各种消化酶，有利于养分分解；合成氨基酸、B族维生素和未知促生长因子等物质；直接刺激肠道免疫细胞而增加局部免疫抗体，增强机体抗病力。微生态制剂
具有无毒副作用、无耐药性、无残留、效果显著等诸多优点，作为抗生素替代品是包括酸制剂在内的其它产品无从比拟的。目前，美国、日本及诸多欧盟成员国都在大量使用益生菌，我国微生态制剂应用前景广阔，今年的需求量预计达40000吨。如何正确使用微生态制剂则成为是否能起到绿色环保作用的关键。
2 饲用微生态制剂概况
2.1 微生态制剂的要求
微生态制剂应具备以下条件：（1）菌种在分类学上为安全性菌株，无病原性、无毒性、无毒副作用，不与病原微生物产生杂交种，对机体无害；（2）体内外繁殖速度快，具有很强的竞争优势；（3）能在低pH的胃酸、有机酸及胆汁的环境中存活，抗逆性强，肠粘膜附着性能优秀；（4）能产生乳酸、过氧化氢，对有害微生物的抑制能力强；（5）生产、加工、保藏容易，存活率高，稳定性好；（6）具有明确的效果，能促进动物的生长发育，预防疾病，抑制有害气体释放，减少圈舍内的蚊蝇等。
2.2 饲用微生态制剂菌种的种类及特点
2.2.1 饲用微生物种类。美国FDA(1989)规定允许饲喂的微生物有43种，其中乳酸菌28种(包括乳酸杆菌12种、双歧杆菌6种、链球菌6种、片球菌3种、明串球菌1种)，芽孢杆菌5种，拟杆菌4种，曲霉菌2种，酵母菌2种等。我国农业部1996年6月公布可用于饲料微生物添加剂的有12种：干酪乳杆菌、植物乳杆菌、类链球菌、屎链球菌、乳酸片球菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、乳链球菌、啤酒酵母、产阮假丝酵母、沼泽红假单孢菌。但在实际中真正用于配合饲料的活体微生物菌群较少，主要是乳酸杆菌(以嗜酸乳酸杆菌为主)、类链球菌、芽孢杆菌、双歧杆菌、仙人山属菌及酵母菌。其中酵母菌和乳酸菌是应用最多的微生物添加剂。

2.2.2 微生态菌种特点。单一菌种制剂根据菌种的不同，主要分为4种：

①乳酸菌制剂：乳酸菌是能够分解碳水化合物并产生乳酸（分L-型和D-型，其中D-型乳酸不能被利用）为主要代谢产物的革兰氏阳性菌，厌氧或兼性厌氧生长，在肠道内繁殖一代需50min以上；不耐高温，经80℃处理5min，损失70％～80％；耐酸，在pH为3.0-4.5时仍可生长，对胃中的酸性环境有一定的耐受性；活菌体内和代谢产物中含有较高的过氧化物歧化酶(SOD)，能增强体液免疫和细胞免疫；目前主要应用的有嗜酸乳杆菌、双歧乳杆菌和粪链球菌，抑制病菌的能力、刺激有益菌生长的能力以及稳定性较差，多用于哺乳和断奶期动物。双歧杆菌制剂属植物形态型培养物，能产生少量L-型乳酸和乙酸，合成维生素等；能促进消化、提高抗感染能力；但稳定性较低，肠道内繁殖速度较慢，繁殖一代需1h以上；多用于预防肠道内细菌产生毒性氨。乳酸链球菌制剂在消化道中发布广泛，对温度、胆盐有较强的耐受力，分泌多量的L-乳酸、其他短链脂肪酸和类杀菌素，可刺激非特异性免疫系统产生大肠杆菌干扰素；具有抑制有害菌，促进有益菌生长和帮助消化的能力；但有些链球菌是病原菌，选种要求高，在消化道上皮细胞的定植能力也弱。

②芽孢杆菌制剂：芽孢杆菌是严格需氧芽孢杆菌中的非致病菌，是以内孢子的形式零星存在于动物肠道的微生物群落；耐胃酸、耐高温、耐挤压；在肠道中消耗大量的氧气而有利于有益菌的生长，有效减少消化道和粪便中的大肠杆菌数，可产生大量的蛋白酶和淀粉酶；目前主要应用的有地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、东洋杆菌等，在使用时多制成该菌休眠状态的活菌制剂，或与乳酸菌混合使用，广泛应用与猪、鸡、反刍动物。

③酵母菌类制剂：酵母菌非肠道内在菌，酵母细胞富含蛋白质、核酸、维生素和多种酶，具有增强动物免疫力、增加饲料适口性、加强消化吸收等功能，并可提高动物对磷的利用率。

④光合细菌制剂：光合细菌制剂(photo syntheticbacteria, PSB) 是一类有光合作用能力的异养微生物，主要利用小分子有机物合成自身生长繁殖所需要的各种养分；富含优于酵母菌所分泌的蛋白质、B 族维生素、辅酶Q、抗活性病毒因子等多种生物活性物质及类胡萝卜素、番茄红素等天然色素；具除粪臭、促生长、抗病、改善畜禽产品品质等作用。

3 饲用微生态制剂使用中存在的主要问题

饲用微生态制剂的使用有着悠久的历史和经验，但是在我国由于使用不规范，致使应用效果不明显，作用或正或负，给养殖户普遍留下了负面影响。究其原因，主要有以下几种：（1）菌种经过反复扩培，逐渐失去优良特性。我国微生物技术尚不及德国、美国、日本、韩国，缺少源头性研究，菌种多数是引自上述国家，经多次传代，仍用于饲料中。（2）饲用微生态制剂菌种单一，或由少数几种菌组成，缺少配伍研究。（3）菌种针对性不强，常用一种动物的机体常在菌产品应用于不同动物。（4）菌株的剂量与浓度不够，产品中必须含有相当数量的活菌数才能达到效果。瑞典规定乳酸菌制剂活菌数要达到2×1011/g；我国在正式批准生产的制剂中, 对含菌数量和用量也有规定，如：芽孢杆菌含量≥5×108/g。（5）添加量不够，不能达到应有的效果。（6）饲料加工、贮存和运输中，菌株活性下降；活菌进入消化道后，多数不易耐受胃酸、胆酸的作用，难有足够的数量到达肠道或定居肠道发挥作用，在与肠道内寄生的微生物竞争中难以获得优势地位，不能很好起到抑制有害菌的作用。（7）微生态制剂应用缺少针对性，较少考虑作用对象、使用目的与使用环境，如：反刍动物一般选用真菌类益生素；促进仔猪生长发育、提高日增重和饲料报酬则应选用双歧杆菌等菌株；用于改善养殖环境的主要是光合细菌、消化细菌；芽孢杆菌微生态制剂在防病促生长方面体现一定效果。（8）片面夸大微生态制剂的作用，微生态制剂但仍不能完全与抗生素抗衡。（9）与抗生素的使用有关。
4 饲用微生态制剂的应用效果
微生态制剂对改善畜禽生长、采食量、料肉比、产蛋率、产奶量以及降低腹泻与死亡率等都有大量的报道。

表1 益生素对猪、犊牛生长性能的影响

动物	实验次数	生长性能		饲料转化率
		正	负	正	负
猪	26	16	10	8	9
生长猪	9	6	3	2	4
犊牛	17	13	4	0	0

表2 乳酸菌为主的复合益生素对断奶仔猪肠道pH的影响

组别	十二指肠	空肠	回肠	盲肠
0	7.08±0.08	7.11±0.06	7.70±0.23	6.88±0.12
200g	6.17±0.09	6.28±0.34	7.06±0.21	6.19±0.12
400g	6.07±0.08	6.15±0.13	7.29±0.08	6.18±0.23

表3 乳酸菌为主的复合益生素对断奶仔猪肠道微生物菌群数量影响（单位：菌数的对数值）

益美多		十二指肠	空肠	回肠	盲肠
0	大肠杆菌	5.66±0.77	6.40±0.31	6.73±0.49	7.14±1.04
	乳酸杆菌	7.20±0.43	6.14±0.31	6.51±0.74	7.35±0.36
	双岐杆菌	8.12±0.75	7.10±0.18	7.59±0.81	8.03±0.74
400g	大肠杆菌	4.74±0.19	5.42±0.36	5.44±0.45	6.26±0.29
	乳酸杆菌	8.89±0.85	7.82±0.35	7.69±0.57	8.88±1.05
	双岐杆菌	9.62±1.64	9.49±0.77	9.40±0.18	9.23±0.62
200g	大肠杆菌	5.28±1.49	5.56±1.06	5.52±1.07	6.20±0.46
	乳酸杆菌	8.81±0.42	7.76±0.75	7.66±0.96	8.66±1.39
	双岐杆菌	9.80±0.99	9.39±0.48	9.24±1.08	9.07±0.61

用一株粪肠球菌饲喂母猪17周（产前90天到产后28天）及其所产仔猪6周（15-56日龄），并未发现28日龄断奶仔猪的日增重、采食量和饲料转化率有明显差异，但断奶死亡率有降低趋势（16.2%对22.3%）、断奶腹泻显著下降（21%对38%）（p=0.05）。
微生态制剂的有效性随益生素种类、使用剂量以及动物种类、日龄、饲料形态、饲养条件和有无应激等不同而出现较大差异。
5 饲用微生态制剂的发展趋势
近年来，虽然微生态制剂的研究和应用均有了长足发展，但仍然存在很多问题，未来，微生态制剂的发展主要体现在：（1）更多的研究应集中在不同宿主常在菌的分离以及多种菌株的配伍上，多菌复合微生态制剂将是研究的重点，体现协同、叠加与附加值效应。（2）研究菌株含量与使用效果的关系。（3）从肠衣包被等来增加菌株的稳定性，保持菌株到达肠道的有效数量和活力，包括在饲料中的稳定性、耐酸性、耐胆汁性等；事实上，以有限的添加量很难获得明显的效果，因为很难通过胃而在肠道内定居。（4）我国的动物养殖业呈现小而多的特殊现象，绝大多数养殖户对产品的认知首先考虑的因素是饲养成本是否会增加？其次是产品质量是否可靠？第三是使用是否方便？（5）综合肠道微生物作用的最佳条件，从环境温度、配合饲料组成、畜禽生长阶段、健康状况等方面综合研究，生产出有针对性的专用益生菌制剂。（6）朝着大剂量或/和湿基状态的微生态制剂应用方向发展。（7）对微生态制剂的安全性作更加严格的研究和把关。（8）大力开展与推广使用替代抗生素的绿色环保型微生态制剂，真正实现无抗畜禽产品的生产，确保人类健康。